Kiểm tra cọc ly tâm ứng suất trước EC2

Tool kiểm tra những gì

Cọc bê tông cường độ cao ứng suất trước (PHC) là tiết diện tròn rỗng, đúc ly tâm và căng trước. Tool này tính đặc trưng hình học của tiết diện vành khuyên, đi qua chuỗi tổn hao ứng suất trước từ lúc căng tới lực hữu hiệu dài hạn, dựng biểu đồ tương tác lực dọc - mô men, và kiểm tra độ mảnh cùng hiệu ứng bậc hai.

Cọc ly tâm không phải một cột bê tông cốt thép thông thường bị khoét lỗ. Ứng suất trước làm thay đổi căn bản ứng xử nứt, bê tông thường là cấp C60 tới C80 thay vì C30, và tiết diện thì rỗng - cả ba đều làm đổi kết quả, và đó là lý do phép kiểm tra cột bê tông cốt thép thông thường không thay thế được.

Chuỗi tổn hao ứng suất trước quyết định khả năng chịu lực

Lực trong cáp ở thời điểm căng không phải lực làm việc khi khai thác. Nó giảm do co ngắn đàn hồi khi buông cáp lên bê tông, rồi do chùng ứng suất của thép, rồi do từ biến và co ngót của bê tông theo thời gian. Ứng suất trước hữu hiệu sau toàn bộ tổn hao thường thấp hơn lực căng ban đầu khoảng 20 tới 25 phần trăm.

Điều đó quan trọng vì ứng suất trước chính là thứ giữ cho tiết diện không nứt dưới tác dụng mô men. Đánh giá lực hữu hiệu cao hơn thực tế sẽ làm mô men nứt bị đánh giá cao, kéo theo độ cứng quyết định độ võng và ứng xử khi đóng cọc cũng sai. Tool đi qua từng tổn hao một cách tường minh thay vì áp một tỉ lệ gộp, để bạn thấy tổn hao nào chi phối với cọc của mình.

Khác gì so với cột bê tông cốt thép đặc

Tiết diện rỗng hiệu quả khi chịu uốn vì vật liệu nằm ở chu vi, nơi sinh ra mô men quán tính lớn nhất, nhưng lại có ít diện tích bê tông chịu lực dọc hơn và thành mỏng giới hạn mức mô men phát triển được trước khi mặt chịu nén trở nên nguy hiểm.

Ứng suất trước cũng khiến tiết diện bắt đầu ở trạng thái chịu nén, nên nó không nứt tới mức mô men cao hơn hẳn so với tiết diện bê tông cốt thép tương đương - đúng thứ cọc cần, vì cọc bị nứt trong môi trường đất xâm thực vừa có vấn đề về độ bền lâu vừa có vấn đề về độ cứng. Nhưng chính ứng suất trước đó lại làm giảm phần khả năng chịu nén còn lại cho lực dọc, nên biểu đồ tương tác bị dịch chuyển chứ không đơn thuần thu phóng.

Tra công thức

Diện tích vành khuyên

$A = \dfrac{\pi}{4}\left(D^{2} - d^{2}\right)$

Mô men quán tính vành khuyên

$I = \dfrac{\pi}{64}\left(D^{4} - d^{4}\right)$

Ứng suất trước ban đầu

$P_i = A_p\,\sigma_{p,i}$

Tổn hao do co ngắn đàn hồi

$\Delta\sigma_{el} = \alpha_e\,\sigma_{cp}$

Tỉ số mô đun

$\alpha_e = \dfrac{E_p}{E_{cm}}$

Ứng suất bê tông do ứng suất trước

$\sigma_{cp} = \dfrac{P}{A}$

Mô men nứt

$M_{cr} = \left(f_{ctm} + \sigma_{cp}\right)W$

Độ mảnh

$\lambda = \dfrac{l_0}{i},\quad i = \sqrt{I/A}$

Giả thiết và giới hạn

Đây là phép kiểm tra tiết diện kết cấu. Tool không nói gì về sức chịu tải của nền - ma sát thành, sức kháng mũi, ma sát âm, hiệu ứng nhóm cọc và độ lún là đánh giá riêng, và với phần lớn cọc thì nền mới là thứ quyết định tải trọng làm việc chứ không phải tiết diện.

Ứng suất khi đóng cọc không được phân tích. Cọc có thể hoàn toàn đủ khả năng khi khai thác mà vẫn bị hư hỏng lúc thi công: quá trình đóng sinh ra cả sóng ứng suất nén lẫn kéo, và ứng suất kéo khi đóng cọc dài qua lớp đất yếu là nguyên nhân gây nứt thường gặp. Phân tích khả năng đóng là một bài toán riêng.

Tổn hao ứng suất trước phụ thuộc tuổi bê tông khi truyền lực, chế độ bảo dưỡng và điều kiện môi trường, tất cả đều là ước lượng chứ không phải chắc chắn. Mối nối giữa các đốt cọc, mũi cọc và liên kết với đài là các vấn đề cấu tạo mà tool không bao gồm.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)